KR970004712B1 - 섬유원단 밀도측정시스템 - Google Patents

섬유원단 밀도측정시스템 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

섬유원단 밀도측정시스템
본 발명은 산업용 컴퓨터의 영상기술분석을 이용한 섬유원단 밀도측정시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 케이스내의 실린데리컬 렌즈와 CCD 카메라, 케이스밖의 산업용 컴퓨터를 이용하여 상기 케이스내로 지난가는 섬유원단의 밀도, 즉 단위면적당 위사의 개수를 정확히 측정하게 되어 섬유의 자동화와 생산성향상 및 섬유원단의 고급화를 도모할수 있는 섬유원단 밀도측정시스템에 관한 것이다.
현재 사회가 복잡해지고 과학 기술이 급진적으로 발전됨에 따라 생활용품도 다양하게 개발되어 다각적으로 이용되고 있는 실정이다. 그런데, 해당 생활용품들은 실용화된 재질에 따른 공장자동화되어 대량생산으로 유통되고 있는 바, 예컨데 여러 재질의 필라멘트를 이용한 섬유원단의 자동화에서는 해당 섬유원단을 직조하여 생산성 향상에 따른 고급화를 기한다. 이 섬유원단의 조직 즉, 구조를 살펴보게 되면 위사와 경사의 구조로 되어 있고, 그 중 위사는 가로방향으로 짜여진 실이고 경사는 세로방향으로 짜여진 실로서 이들을 적절히 직조하도록 되어 있다.
그래서 현상황에 있어 상기와 같은 섬유원단의 특성을 조사하게 될 경우에는, 그 정확성과 신속성등과 같은 여러 장점들 때문에 컴퓨터의 영상처리기술을 이용한 시스템의 개발을 요구하게 되었다. 이와 더불어 국내외 섬유산업의 비중과 현황을 감안하여 볼 때 섬유생산라인의 자동화, 생산성향상 및 섬유원단의 고급화등에 필요한 섬유원단 밀도측정시스템의 개발을 요구하게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 사정들을 감안하여 발명한 것으로, 케이스내의 CCD 카메라앞에 있는 1차원 영상의 실린데리컬 렌즈특성을 이용하여 상기 케이스내를 지나가는 섬유원단의 단위면적당 위사의 수를 카운트, 즉 위사만을 확대 관찰하여 상기 CCD 카메라의 케이스밖의 산업영 컴퓨터를 통하여 고속 영상처리할 수 있으므로 보다 경제적이고 효율적인 컴퓨터의 영상처리분석이 가능하게 되어 섬유의 자동화, 생산성향상 및 섬유원단의 고급화를 도모할 수 있는 영상처리 기술분석을 이용한 섬유원단의 밀도측정시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
제1도는 본 발명의 일실시예에 관한 섬유원단 밀도측정시스템을 도시해 놓은 구성도.
제2도는 제1도에 도시된 케이스내의 CCD 카메라와 산업용 컴퓨터사이를 연걸해 놓은 계통도.
제3도는 본 발명의 섬유원단 밀도측정시스템을 설명하기 위한 흐름도.
제4도는 산업용 컴퓨터의 모니터상에 디스플레이되는 패텅예를 도시해 놓은 도면.
제5도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 섬유원단 밀도측정시스템을 도시해 놓은 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 램프 2 : 서보모터
4 : 회전원판 6 : 섬유원단
7,7' : 실린데이컬 렌즈 8,8' : CCD 카메라
9 : 산업용 컴퓨터 10 : 색필터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 섬유원단 밀도측정시스템은, 케이스(14)밖에 원단속도감지장치(11)의 원단구동모터(16)와 영상보드(15)의 산업용 컴퓨터(9)가 각각 설치되고, 상기 케이스(14)내에서 상기 원단속도감지장치(11)에 의해 구동되는 서보모터(2)앞에서 회전하는 색필터(10)의 회전원판(4)이 설치되며, 해당 섬유원단(6)이 지나가는 상기 회전원판(4)앞뒤로 램프(1)와 CCD 카메라(8)앞의 실린데리컬 렌즈(7)가 각각 설치되고, 상기 케이스(14)내의 CCD 카메라(8)가 케이스(14)밖의 산업용 컴퓨터(9)에 연결된 것을 그 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 일실시예에 관한 섬유원단 밀도측정시스템을 도시해 놓은 구성도로서, 본 발명의 섬유원단 밀도측정시스템은 케이스(14)밖에 원단속도감지장치(11)의 원단구동모터(16)와 영상보드(15)의 산업용 컴퓨터(9)가 각각 설치되고 상기 케이스(14)내에 설치되는 서보모터(2)로 회전되는 회전원판(4)의 색필터(10)와 이를 감지하는 CCD 카메라(8)를 이용하고, 상기 케이스(14)내 램프(1)와 실린데리컬 렌즈(7)사이를 지나가는 해당 섬유원단(6)의 단위면적당 위사의 수를 카운트하여 영상분석알고리즘에서 영상보드(15)를 통한 산업용 컴퓨터(9)의 모니터(17)상으로 영상처리하므로 경제적이고 효율적인 영상처리분석이 가능하도록 되어 있다.
즉, 상기 케이스(14)내에는 중앙의 섬유원단(6)이 지나가는 회전원판(4)의 좌측에 램프(1), 영상획득동기 조절용 포토센서(12) 및 서보모터(2)가, 우측에 실린데리컬 렌즈(7)와 CCD 카메라(8)가 각각 장착되고, 상기 서보모터(2)의 회전원판(4)은 회전시 좌우로 흔들림을 방지하기 위한 보강대인 회전원판 제1고정부(3)와 회전원판 제2고정부(5)로 고정시키게 된다. 따라서, 상기 케이스(14)내에서는 상기 CCD 카메라(8)로 들어오는 램프(1)의 빛이 상기 회전원판(4)에 형성된 구멍의 색필터(10)를 통해서만 들어가도록 날개부분을 만들어서 외부에서의 빛을 최대한 차단하므로 정확한 영상을 획득할 수 있다. 그리고, 상기 케이스(14)의 서보모터(2)에는 원단속도감지장치(11)를 통해 원단구동모터(16)가, 상기 CCD 카메라(8)에는 영상보드(15)를 통한 산업용 컴퓨터(9)가 각각 설치된다.
상기 케이스(14)내에 설치되는 서보모터(2)는 바깥쪽 앞단으로 원단속도감지장치(11)가 설치되고 있는 바, 이는 내부의 중앙으로 회전원판(4)가 실린데리컬 렌즈(7)사이로 지나가는 해당 섬유원단(6)의 속도를 파악하여 그 속도와 동일한 회전속도로 회전원판(4)를 회전시켜준다. 그리고, 상기 원단속도감지장치(11)는 빠른 속도로 움직이는 해당 섬유원단(6)의 속도를 감지하기 위해 원당구동모터(16)에 회전속도를 펄스로 나타내고, 이때 단위시간에 회전수가 많으면 그에 비례하여 펄스수가 많아지는 로터리 엔코더를 연결하며, 이 로터리 엔코더의 출력은 진술한 회전원판(4)을 회전시키는 서보모터(2)에 연결되어 해당 섬유원단(6)의 속도를 조절한다.
상기 케이스(14)내에서 회전원판(4)의 작동은 스트로보스코우프원리를 이용한 것으로, 외부에 원단속도감지장치(11)에 의해 내부로 섬유원단(6)이 지나가는 속도와 동일한 속도로 회전하게 된다. 이때 회전하는 회전원판(4)에서 앞쪽 램프(1)의 빛이 통과하는 구멍이 마련되고 그 부분에 색필터(10)가 삽입되고 있으므로 실린데리컬 렌즈(7)를 통한 CCD 카메라(8)가 정확히 받아들일 수 있는 최적의 조도상태를 만들어진다. 따라서, 케이스(14)내에서 회전하는 회전원핀(4)의 색필터(10)는 케이스(14)밖의 원단구동모터(16)에 따른 원단속도감지장치(11)에 의해 상기 회전원판(4)을 회전시키는 서보모터(2)가 회전되면서 CCD 카메라(8)앞의 실린데리컬 렌즈(7)의 중심부분과 일치할 때에만 해당 섬유원단의 조직상태에 대한 영상이 얻어지게 된다.
한편, 케이스(14)내부에서 CCD 카메라(8)를 통해 지나가는 해당 섬유원단(6)의 상태를 파악할 수 있게 빛춰주는 조명장치의 램프(1)가 서보모터(2)상단에 설치된 영상획득동기조절용 포토센서(12)위에 설치되는 바, 이는 측정하고자 하는 해당 섬유원단(6)의 두껍고 얇음에 따라 영상획득동기조절용 포토센서(12)에 의해 상기 램프(1)의 밝기가 자동으로 조절된다. 상기 영상획득동기조절용 포토센서(12)는 램프(1)의 빛을 감시할 때에만 CCD 카메라(8)를 통해 케이스(14)밖의 영상보드(15)로 신호를 전달하여 영상을 획득하는 동기를 맞춘다.
그리고, 상기 케이스(14)내에서 CCD 카메라(8)의 앞단에 설치되는 실린데리컬 렌즈(7)는 위사와 경사가 서로 얽혀 있는 해당 섬유원단(6)의 조직을 단위면적당 위사의 수를 카운트하여 밀도측정으로 하게 된다. 이는 케이스(14)내의 CCD 카메라(8)에서 실린데리컬 렌즈(7)를 이용하여 앞으로 지나가는 해당 섬유원단(6)의 경사부분을 제거한 위사만 확대하게 되므로 일반 볼록렌즈때보다 더 간단하고 정확한 영상분석이 가능해진다. 따라서, 상기 케이스(14)내의 CCD 카메라(8)는 앞의 실린데리컬 렌즈(7)를 통하여 보이는 해당 섬유원단(6)의 조직, 즉 위사를 일례로 1/50000초의 속도로 촬영하여 케이스(14)밖의 영상보드(15)를 통해 산업용 컴퓨터(9)로 보내게 된다.
상기 산업용 컴퓨터(9)는 섬유생산라인에 설치되므로 산업현장의 특수한 환경, 즉 온도, 습도, 먼지, 소음 및 진동 등에 견딜 수 있고, 케이스(14)내의 CCD 카메라(8)에서 나오는 섬유원단조직(위사)의 영상신호를 획득한 다음 제3도에 도시된 흐름도로써 영상분석알고리즘을 통하여 제4도에 도시된 바와 같이 산업용 컴퓨터(9)의 모니터(17)상으로 측정된 위사의 밀도를 디스플레이시킬 수 있다.
한편, 케이스(14)내의 CCD 카메라(8)는 1/50000초의 셔터속도로 촬영하므로 회전원판(4)구멍의 색필터(10)가 상기 CCD 카메라(8)앞 실린데리컬 렌즈(7) 위치와 일치하지 않을 경우에도 원하지 않는 영상, 즉 램프(1)의 빛이 들어가지 않아서 상기 회전원판(4)과 실린데리컬 렌즈(7)사이로 통과하는 해당 섬유원단(6)의 조직을 볼 수 없는 상태의 영상이 잡히게 되지만, 이는 상기 회전원판(4)구멍의 색필터(10)를 통과하는 상기 램프(1)의 빛을 영상획득동기조절용 포토센서(12)로 감지하여 상기 램프(1)의 빛이 감지될 때에만 CCD 카메라(8)가 촬영하도록 되어 있다.
따라서, 상기한 바와 같이 케이스(14)내의 CCD카메라(8)로 섬유원단(6)의 조직을 정확히 촬영하여 제2도에 도시된 케이스(14)밖의 영상보드(15)를 통해 산업용 컴퓨터(9)로 송출하게 된다. 그러면, 상기 산업용 컴퓨터(9)에서는 제4도(a)에 도시된 바와 같은 영상을 획득하여 모니터(17)상으로 디스플레이되고, 이 모니터(17)화면상의 중앙축으로 임의의 축을 기준하여 아래로 내려가면서 명암의 정도판단, 즉 위사가 있는 부분은 검게 나타나고 위사가 없는 부분(위사와 위사와의 사이)은 밝게 나타나게 된다.
즉, 제2도에 도시된 산업용 컴퓨터(9)에느 CPU(20)의 통제 및 제어하에 기어장치인 ROM(21)과 RAM(22)내에 저장되어 있는 데이터를 이용하여 분석하게 되므로, 제4도(a)에 도시된 바와 같은 모니터(17)상으로 사인파형이 나타나고 있다. 여기서, A부분은 위사부분이고, B부분은 위사와 위상사이의 밝은 부분을 나타낸다. 그러므로, 상기 산업용 컴퓨터(9)는 제4도(b)에 도시된 위사부분(A), 즉 기준선 아래로 내려간 부분만을 카운트하게 되는 바, 이때 측정밀도는 제4도(d)에 도시된 바와 같이 14개로, 셋트밀도는 제4도(c)에 도시된 바와 같이 120개로 각각 디스플레이시킨다. 또한, 이들 영상분석에 대한 데이터들은 산업용 컴퓨터(9)의 플로피디스크드라이버(23)를 이용하여 해당 디스켓내에 별도로 저장할 수 있다. 필요할 때에는 주변장치인 프린터를 이용하여 이를 인쇄할 수도 있다.
이상과 같이 작동되는 산업용 컴퓨터(9)에 있어서는, 제1도에 도시한 바와 같이 케이스(14)내에 지나가는 섬유원단(6)의 밀도계산에 대한 알고리즘 설명을 제3도의 흐름도에 의거하여 설명하면 다음과 같다. 즉, 산업용 컴퓨터(9)는 제2도에 도시된 CPU(20)의 통제 및 제어하에 모니터(17)상으로 프로그램메뉴를 디스플레이하고, 영상보드(15)를 초기화시킨 다음 사용자의 키보드(도시되지않음)로 원하는 밀도값을 입력시킨다. 제1도에 도시된 케이스(14)내에서 해당 섬유원단(6)의 조직을 CCD 카메라(8)가 촬영하여 밖으로 보내는 영상신호는 산업용 컴퓨터(9)에서 CPU(20)와 기억장치(21,22)에 의해 일례로 3E8 번지를 통해 일출력되고 있으므로 상기 카메라 영상신호의 움직임을 연속적으로 받아들이고 있다.
이는 상기 카메라 영상신호의 연속적인 움직임을 정지시켜 산업용 컴퓨터(9)에서 모니터(17)의 한 장면을 영상보드(15)의 영상메모리 D000 번지에 저장시키고, 이 영상메모리 D000 번지를 시작번지로 하여 256×256 크기의 영상을 읽어 들인다. 따라서, 케이스(14)내에서 CCD 카메라(8)앞의 실린데리컬 렌즈(7)를 통한 영상은 산업용 컴퓨터(9)에서 위사만을 확대하게 되므로 제4도(b)에 도시된 영상의 중심선을 선택하여 CPU(20)에서 분석하게 되고, 이때 영상의 수직중심선은 조명상태에 따라 영상전체에서 일정한 밝기가 아니라도 이의 미분치를 구하여 일정하게 된다. 상기 산업용 컴퓨터(9)에서는 이상과 같이 구해진 영상의 미분 단면을 이용하여 CPU(20)에서 위사를 계산하게 하고 제4도(d)에 도시된 바와 같이 모니터(17)상으로 디스플레이시키며 일정한 시간을 정하여 반복 수행할 수 있다.
제5도는 본 발명의 다른실시예에 관한 섬유원단 밀도측정시스템을 도시해 놓은 구성도로서, 본 발명의 섬유원단 밀도측정시스템과 제1도에 도시된 섬유원단 밀도측정시스템과 다른 점으로는, 케이스(14)내의 CCD 카메라(8)와 다른 종류의 CCD 카메라(8')와 실린데리컬 렌즈(7')를 채용하여 영상분석 알고리즘에서 영상을 획득하는 동기를 상기 CCD 카메라(8')와 일치시켜서 빠른 속도로 지나가는 섬유원단을 순간 촬용하여 케이스(14)밖 산업용 컴퓨터(9)에서 섬유조직영상을 획득하여 그 밀도를 측정한 점이다.
즉, 케이스(14)내에서 다른 구성품인 CCD 카메라(8')는 그 앞단의 실린데리컬 렌즈(7')를 통하여 보이는 해당 섬유원단(6)의 조직(위사)을 계속 촬영하다가 케이스(14)밖에 있는 산업을 컴퓨터(9)의 외부동기용 입출력카드(18)에서 동기신호가 들어오면 빠른 속도로 통과하는 섬유원단(6)을 순간적으로 정지화상으로 촬영된 신호를 받게 되고, 산업용 컴퓨터(9)에서는 이 순간을 영상분석 알고리즘에서 영상보드(15)를 통하여 포착하게 된다.
상기 산업용 컴퓨터(9)의 외부동기용 입출력카드(18)는 영상분석 알고리즘에 의한 영상획득동기를 케이스(14)내외에서 CCD 카메라(8')와 영상보드(15)간 일치시키기 위한 인터페이스보드로서, 영상분석 알고리즘에서 영상을 프리즈(Freeze : 영상보드(15)를 통하여 영상을 획득하는 것)하기 바로 직전에서 상기 CCD 카메라(8')로 동기 펄스를 보내게 된다.
그리고, 제1도에 도시된 케이스(14)내 램프(1)밑의 포토센서(12)대신에 실린데리컬 렌즈(7')밑에 광량감지용 포토센서(12')를 설치하여 상기 CCD 카메라(8')로 입사되는 빛의 량을 감지하여 상기 램프(1)의 밝기를 조절하므로 상기 CCD 카메라(8')가 지나가는 섬유원단(6)을 촬영할 수 있는 최적의 상태를 만들어준다. 또한, 케이스(14)내의 CCD 카메라(8')와 외부동기용 입출력카드(18), 그리고 포토센서(12) 대신에 광량감지용 센서(12')를 각기 다르게 설치하게 되고, 그 이외의 구성품은 동일하므로 그에 대한 상세 설명은 생략하고, 제3도 및 제4도에 대한 설명도 동일하므로 이또한 생략한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 케이스내의 CCD 카메라앞에 있는 1차원영상의 실린데리컬 렌즈특성을 이용하여 상기 케이스내를 지나가는 섬유원단의 단위면적당 위사의 수를 카운트, 즉 위사만을 확대 관찰하여 상기 CCD 카메라와 케이스밖의 산업용 컴퓨터를 통하여 고속 영상처리할 수 있으므로 보다 경제적이고 효율적인 컴퓨터의 영상처리분석이 가능하게 되어 섬유의 자동화, 생산성향상 및 섬유원단의 고급화를 도모할 수 있는 영상처리 기술분석을 이용한 섬유원단 밀도측정시스템을 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 케이스(14)밖에 원단속도감지장치(11)의 원단구동모터(16)와 영상보드(15)의 산업용 컴퓨터(9)가 각각 설치되고, 상기 케이스(14)내에는 상기 원단속도 감지장치(11)에 의해 구동되는 서보모터(2)앞에서 회전하는 색필터(10)의 회전원판(4)이 설치되며, 해당 섬유원단(6)이 지나가는 상기 회전원판(4)앞뒤로 램프(1)와 CCD 카메라(8)앞의 실린데리컬 렌즈(7)가 각각 설치되고, 상기 케이스(14)내의 CCD 카메라(8)가 케이스(14)밖의 산업용 컴퓨터(9)에 연결된 것을 특징으로 하는 섬유원단 밀도측정시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 색필터(10)의 회전원판(4)은 회전속도가 상기 원단속도 감지장치(11)에 의해 해당 섬유원단(6)이 지나가는 속도와 동일한 것을 특징으로 하는 섬유원단 밀도측정시스템.
  3. 제1항에 있어서, 케이스(14)밖에 있는 산업용 컴퓨터(9)의 미노티(17)으로 케이스(14)내 CCD 카메라(8)에서 1/50000초의 속도로 촬영한 섬유원단(6)의 위사를 밀도로 디스플레이한 것을 특징으로 하는 섬유원단 밀도측정시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 산업용 컴퓨터(9)는 모니터(17)에서 디스플레이한 위사부분이 기준선아래로 내려간 부분만 카운트하여 측정밀도로 한 것을 특징으로 하는 섬유원단 밀도측정시스템.
  5. 제1항에 있어서, 케이스(14)내 CCD 카메라(8)대신에 다른 CCD 카메라(8')를, 램프(1)밑의 포토센서(12)대신에 실린데리컬 렌즈(7')밑으로 광량감지용 센서(12')를 각각 설치하고, 케이스(14)밖의 산업용 컴퓨터(9)에 외부동기용 입출력카드(18)가 설치된 것을 특징으로 하는 섬유원단 밀도측정시스템.
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KR100920488B1 (ko) * 2007-11-05 2009-10-08 최영일 고정밀성의 감지유닛이 마련된 포목 교정기

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